JP2008173993A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を少なくしてコスト低減を図り易くすると共に、電動モータ５によりステアリングシャフトに補助力を付与すべく、ウォーム歯６ａからウォームホイール４に回転力を伝達する際に、ウォーム軸７ａの両端部を支持する１対の転がり軸受８ａ、８ｂの中心軸を一致させられる構造を実現する。
【解決手段】上記ウォーム軸７ａの先端部を支持する転がり軸受８ａをガイドスリーブ２０の内側に、上記ウォームホイール４に対し遠近動する方向の変位を可能に支持する。上記転がり軸受８ａが上記ガイドスリーブ２０の内側で、最も上記ウォームホイール４から遠ざかる方向に変位した状態で、上記両転がり軸受８ａ、８ｂの中心軸同士を、互いに一致させる。
【選択図】図１

Description

この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置として利用するもので、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図るものである。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置を構成するウォーム式減速機部分で、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する事を抑えられ、しかも、ステアリングホイールの操作感を良好にできる構造の実現を意図して発明したものである。

操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トルク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。

電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、上記電動モータにより回転駆動されるウォームと、上記回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、上記電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達自在とする。但し、ウォーム減速機の場合、何らの対策も施さないと、上記ウォームと上記ウォームホイールとの噛合部に存在するバックラッシュに基づき、上記回転軸の回転方向を変える際に、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する場合がある。

この様な歯打ち音の発生を抑えられる構造として従来から、特許文献１〜２に記載されている様に、ばね等の弾性部材によりウォームをウォームホイールに向け弾性的に押圧する事が考えられている。図４〜７は、このうちの特許文献２に記載された電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール４を固定している。このウォームホイール４と噛合し、電動モータ５により回転駆動されるウォーム歯６を軸方向中間部に設けたウォーム軸７の両端部は、単列深溝型玉軸受等の１対の転がり軸受８ａ、８ｂにより、上記ハウジング３内に回転自在に支持されている。更に、上記ウォーム軸７の先端部で上記転がり軸受８ａよりも突出した部分に押圧駒９を外嵌し、この押圧駒９と上記ハウジング３との間に、弾性部材であるコイルばね１０を設けている。そして、このコイルばね１０により、上記押圧駒９を介して、上記ウォーム歯６を上記ウォームホイール４に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯６とウォームホイール４との間のバックラッシュを抑え、上記歯打ち音の発生を抑えている。

上述の様な特許文献２に記載された従来構造の場合、部品点数が多くてコストが嵩むだけでなく、上記ウォーム歯６と上記ウォームホイール４との間で動力を伝達する際（上記電動モータ５から前記ステアリングシャフト２に補助力を付与する際）に、上記両玉軸受８ａ、８ｂに不適切な力が加わる可能性がある。即ち、上記従来構造の場合には、図６の右端部に示す様に、上記ウォーム軸７の先端部を上記ウォームホイール４の中心軸に対する遠近動を可能に支持する為に、このウォーム軸７の先端部に弾性材製のブッシュ１１を外嵌し、このブッシュ１１を、上記先端側の転がり軸受８ａにより、上記ハウジング３に対し回転自在に支持している。上記バックラッシュを抑える際には、上記ブッシュ１１を弾性変形させる。このブッシュ１１によりその先端部を支持された、上記ウォーム軸７の先端部は、上記ウォームホイール４の中心軸に近づく方向だけでなく、遠ざかる方向にも、更には、このウォームホイール４の軸方向（図５〜６の表裏方向、図７の左右方向）にも変位可能である。

一方、上記電動モータ５により上記ステアリングシャフト２に補助力を付与すべく、前記ウォーム歯６から上記ウォームホイール４に回転力を伝達する際には、これらウォーム歯６とウォームホイール４との噛合部に作用する反力に基づいて上記ウォーム軸７に、このウォームホイール４の中心軸から遠ざかる方向の力が作用する。上記ブッシュ１１は弾性材製であり、加わる力の大きさに基づいて弾性変形量が変化するので、上記補助力を付与する際に於ける上記先端側の転がり軸受８ａの径方向位置を厳密に規制する事は難しい。この結果、上記補助力を付与する際に、この先端側の転がり軸受８ａと、基端側の転がり軸受８ｂとが、互いの中心軸を不一致にした状態のまま、上記反力に基づくラジアル荷重を支承しつつ回転する可能性がある。この様な状態では、上記両転がり軸受８ａ、８ｂは、それぞれの外輪の中心軸と内輪の中心軸とを傾斜させた状態のまま、回転する事になる。単列深溝型の玉軸受である、上記両転がり軸受８ａ、８ｂは、モーメント剛性は低いにしても、上述の様な状態で運転される事は好ましくない。即ち、外輪の中心軸と内輪の中心軸とを傾斜させた状態のまま、ラジアル荷重を支承しつつ回転すると、転がり接触部に比較的大きな滑りを発生し、上記両転がり軸受８ａ、８ｂの耐久性が損なわれる。

更に、上記ウォーム軸７の先端部が上記ウォームホイール４の軸方向に変位した場合には、前記ウォーム歯６とこのウォームホイール４との噛合状態が不適正になる可能性がある。例えば、上記ウォーム軸７の中心軸が、このウォームホイール４の中心軸に対し直交する仮想平面上（図５〜６に表われた面上）に存在する場合に、このウォームホイール４と上記ウォーム歯６との噛合状態が適正になる場合、上記ウォーム軸７の先端部が上記ブッシュ１１の弾性変形分、上記ウォームホイール４の軸方向に変位すると、上記噛合状態が不適正になる。この弾性変形分の変位は僅かであり、この噛合状態が不適正になる程度は僅かであるが、不適正になる事で、上記ウォームホイール４と上記ウォーム歯６との噛合部の摩擦損失が大きくなる。そして、この摩擦損失が大きくなる分、前記電動モータ５から前記ステアリングシャフト２に付加される補助動力の大きさ（トルク）が変化（低減）する。又、変化する程度は、上記噛合状態が不適正の程度が大きくなる程著しくなる。

一方、上記ウォーム軸７の先端部を上記ウォームホイール４の軸方向に変位させる力は、上記噛合部から、上記補助動力を伝達する事に伴う反力として加わる。従って、上記ウォーム軸７の先端部が上記軸方向に変位する方向は、補助動力の伝達方向、即ち、上記ステアリングシャフト２の回転方向が逆転すれば、逆転する。そして、このステアリングシャフト２が所定方向に回転する状態での上記動力損失の大きさと、同じく逆方向に回転する状態での動力損失の大きさとが異なると、前記ステアリングホイール１の操作に要する力（操舵力）が、このステアリングホイール１の回転方向により互いに異なる状態が発生する可能性がある。この様な状態は、ステアリングホイール１を操作する運転者に違和感を与える為、好ましくない。

特開２０００−４３７３９号公報 特開２００４−３０６８９８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、部品点数を少なくしてコスト低減を図り易くすると共に、電動モータによりステアリングシャフトに補助力を付与すべく、ウォーム歯からウォームホイールに回転力を伝達する際に、ウォーム軸の両端部を支持する１対の転がり軸受の中心軸を一致させられる構造を実現すべく発明したものである。
更に、本発明は、必要に応じ、ウォーム歯とウォームホイールとの噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできて、運転者がステアリングホイールに加える必要がある操舵力が、このステアリングホイールの回転方向により変化する事のない、電動式パワーステアリング装置を実現する事を意図している。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、前述した従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様に、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを備える。
このうちのハウジングは、車体等の固定の部分に支持されて、操舵時にも回転する事はない。
又、上記回転軸は、上記ハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。この様な回転軸としては、例えば前述の図４に示した構造でのステアリングシャフト２、或いは、中間シャフト１２、更には、ステアリングギヤ１３の入力軸（ピニオン軸）が採用可能である。 又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部で上記回転軸の一部に、この回転軸と同心に（締り嵌めによる外嵌固定、キー係合、スプライン係合等により相対回転を阻止された状態で）支持されて、この回転軸と共に回転する。
又、上記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成る。そして、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ転がり軸受により、上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
更に、上記電動モータは、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて、このウォーム軸を両方向に回転駆動自在としている。
そして、このウォーム軸の先端部と上記ハウジングの内面との間に設けた弾性部材により、このウォーム歯を上記ウォームホイールに向け押圧している。

特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、上記ウォーム軸の軸方向両端部を回転自在に支持する転がり軸受のうち、少なくとも上記電動モータ寄りの第一の転がり軸受を、単列深溝型の玉軸受としている。
又、上記電動モータと反対側の先端寄りの第二の転がり軸受は、上記ハウジング内に設けられたガイドスリーブに、上記ウォームホイールの中心軸に対し遠近動する方向への変位を可能に支持している。この為に例えば、上記第二の転がり軸受を上記ガイドスリーブに、上記ウォームホイールの中心軸に対し直角方向、或いはこの中心軸に対し直角に近い方向に存在する（例えばこの中心軸に対する交差角度が８０度以上である）仮想平面内での変位を可能に支持している。
そして、上記ウォームの先端部が上記ウォームホイールの中心軸から最も離れた状態で、上記第一、第二の両転がり軸受の中心軸が互いに一致する様に、上記ガイドスリーブに対する、この第二の転がり軸受の変位量及び変位位置を規制している。

上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記ガイドスリーブの内周面に、１対のガイド平面を設ける。これら両ガイド平面は、互いに平行で、上記第二の転がり軸受を構成する外輪の外径と実質的に一致する間隔で配置され、それぞれがウォームホイールの中心軸に対し直交若しくは直交に近い角度（例えば８０度以上）で交差する仮想平面上に位置する。そして、上記両ガイド平面同士の間に上記外輪を挟持する事で、上記第二の転がり軸受を、上記ウォームホイールの中心軸に対し直交若しくは直交に近い角度で交差する仮想平面上でのみ変位可能とする。

尚、上記両ガイド平面の間隔が上記先端側軸受の外径と実質的に一致する状態とは、上記第二の転がり軸受の外周面の直径方向反対側２個所位置を、同時に上記両ガイド平面に当接させ、しかも、上記弾性部材の弾力により、上記第二の転がり軸受を上記ウォームホイールに近づく方向に変位させられる状態を言う。但し、上記第二の転がり軸受の外周面と上記両ガイド平面との間部分に、噛合状態の変化に結び付かない様な、数μｍ程度（１０μｍ未満）の隙間が存在する事は、上記請求項２に記載した発明の目的上、差し支えない。言い換えれば、上記間部分に数μｍ程度の隙間が存在する状態も、上記両ガイド平面の間隔が上記第二の転がり軸受の外径と実質的に一致する状態である。

上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、ガイドスリーブに、１対のガイド平面よりもウォーム歯と反対側部分に迄延長した延長部を設ける。又、上記ウォーム軸の先端部のうちで上記第二の転がり軸受よりもウォーム歯と反対側に突出した部分に、押圧スリーブを外嵌する。そして、この押圧スリーブの外周面と上記延長部との間に、ウォーム歯をウォームホイールに向け押圧する為の、上記弾性部材を設ける。

この様な請求項３に記載した発明を実施する場合に、更に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記ウォーム歯を上記ウォームホイールに向け押圧する為の上記弾性部材を、弾性を有する金属製線材を巻回する事により造られて、コイル部と、このコイル部の反対側から径方向外方に突出した１対の係止部とを備えたコイルばねとする。そして、上記コイル部を上記押圧スリーブに外嵌すると共に、上記両係止部を、上記ガイドスリーブの延長部に形成した１対の係止凹部に係止する。
又、上述の様な請求項３〜４に記載した発明を実施する場合に、請求項５に記載した様に、上記ガイドスリーブとして、それぞれがガイド平面を備えた１対のスリーブ素子に２分割された構造のものを使用する事も、好ましい。この場合に、例えばこれら両スリーブ素子を、上記ウォームホイールの中心軸に対し直交する仮想平面を境に２分割する事が考えられる。尚、この仮想平面は、前記ウォームの中心軸を含む平面であっても、或はこの面と平行な面であっても良い。

又、上述の様な請求項２〜５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、前記ガイドスリーブの外周面とハウジングの内周面との間に第二の弾性部材を設けて、このハウジング内でこのガイドスリーブががたつくのを防止する。
この様な第二の弾性部材としては、金属製の線材を波形に形成した金属ばねを使用する事もできる。但し、上記ガイドスリーブの外周面とハウジングの内周面との間に存在する、がたつきに結び付く様な隙間は僅少であるから、調達コストを抑えて電動式パワーステアリング装置の低廉化を図る面から、上記第二の弾性部材をＯリングとする事が好ましい。この場合には、このＯリングを、上記ガイドスリーブの外周面に設けられた係止凹溝内に設置する。但し、上記第二の弾性部材を、Ｏリングに代えて、弾性金属板を曲げ成形して成る、板ばねとする事もできる。

上述の様な構成を有する本発明によれば、部品点数を少なく抑えてコスト低減を図り易くできるだけでなく、電動モータによりステアリングシャフトに補助力を付与すべく、ウォーム歯からウォームホイールに回転力を伝達する際に、ウォーム軸の両端部を支持する１対の転がり軸受の中心軸を一致させられる。
先ず、上記コスト低減は、前述の図５〜７に示した従来構造で必要としていた、弾性材製のブッシュ１１を省略する事により図れる。
又、回転力の伝達時に上記両転がり軸受の中心軸を一致させる事は、ガイドスリーブにより第二の転がり軸受が変位可能な範囲を規制する事により図れる。そして、上記ウォーム軸が回転する状態で、上記両転がり軸受の中心軸を一致させる事により、上記補助力を付与する際に、これら両転がり軸受内部の転がり接触部で大きな滑りが発生する事を防止して、これら両転がり軸受の耐久性を確保できる。

更に、請求項２に記載した発明によれば、電動モータの回転力をステアリングシャフト等の回転軸に伝達する為のウォーム式減速機を構成するウォーム歯とウォームホイールとの噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできる。そして、運転者がステアリングホイールに加える必要がある操舵力が、このステアリングホイールの回転方向により変化する事のない、電動式パワーステアリング装置を実現できる。

即ち、請求項２に記載した発明の場合には、ウォーム軸の先端部を支持する第二の転がり軸受が、１対のガイド平面に案内されて、ウォームホイールの中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能である。言い換えれば、上記第二の転がり軸受により支持された、上記ウォーム軸の先端側が、上記ウォームホイールの軸方向に変位する事はない。この為、上述の様に、上記噛合状態を動力の伝達方向に拘らず一定にできて、上記ステアリングホイールの回転方向により上記操舵力が変化する事を防止できる。
更に、請求項３〜６に記載した発明によれば、組み立て易い構造を実現できて、上述の様な作用・効果を奏する、操作感の良い電動式パワーステアリング装置を、低コストで実現できる。

図１〜３は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の電動式パワーステアリング装置の特徴は、電動モータ５の回転力をステアリングシャフト２（図４参照）等の回転軸に伝達する為のウォーム減速機１４を構成する、ウォーム歯６ａとウォームホイール４との噛合部のバックラッシュを解消できる構造で、しかも、上記ウォーム減速機１４の運転時に、ウォーム軸７ａの両端部を支持する１対の転がり軸受８ａ、８ｂを互いに同心にし、且つ、この噛合部の噛合状態を、上記ウォーム減速機１４部分での動力の伝達方向に拘らず一定にできる構造にある。その他、電動式パワーステアリング装置全体の構造及び作用に就いては、前述の特許文献２に記載された従来構造と同様であるから、この従来構造と同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

ウォーム１５は、上記ウォーム軸７ａの軸方向中間部にウォーム歯６ａを設けて成る。そして、このウォーム歯６ａを上記ウォームホイール４と噛合させた状態で、上記ウォーム軸７ａの軸方向両端部を、それぞれが単列深溝型の玉軸受である１対の転がり軸受８ａ、８ｂにより、ハウジング３ａに対し回転自在に支持している。これら両転がり軸受８ａ、８ｂのうち、上記ウォーム軸７ａの基端部（図１の右端部）を上記ハウジング３ａに対し回転自在に支持する為の転がり軸受８ｂは、内輪１６ｂを上記ウォーム軸７ａの基端部に締り嵌めで外嵌固定し、外輪１７ｂを上記ハウジング３ａに締り嵌めで内嵌固定している。単列深溝型の玉軸受である上記転がり軸受８ｂは、内部隙間がゼロであってもモーメント剛性は低い為、この転がり軸受８ｂにより上記ウォーム軸７ａの基端部は、上記ハウジング３ａに対し、径方向の変位を阻止した状態で、若干の揺動変位を可能に支持される。

上記噛合部のバックラッシュを解消する為に必要とされる、上記ウォーム軸７ａの揺動変位量は僅少である為、上記転がり軸受８ｂの内部隙間をＣ３程度に規制すれば、この転がり軸受８ｂに無理な力が加わる事は殆どない。特に、後述する様に、上記ウォーム軸７ａが最も大きく揺動変位した状態では、このウォーム軸７ａは回転せず、従って、上記転がり軸受８ｂを構成する内輪１６ｂと外輪１７ｂとが、互いの中心軸同士を最も大きく傾斜させた状態のまま相対回転する事はない。従って、上記揺動変位に伴って上記転がり軸受８ｂに無理な力が加わる事は殆どない。上述の様にして上記ハウジング３ａ内に回転自在に支持した、上記ウォーム軸７ａの基端部と、電動モータ５の出力軸１８の先端部とは、カップリング１９により回転力の伝達を自在に係合させて、上記ウォーム軸７ａを両方向に回転駆動自在としている。

一方、上記ウォーム軸７ａの先端部は、上記転がり軸受８ａと、ガイドスリーブ２０とを介して、上記ハウジング３ａに対し、回転及び上記ウォームホイール４（の中心軸）に対する若干の遠近動（図１〜２の上下方向の変位）を可能に、但し、このウォームホイール４の軸方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）の変位を阻止した状態で支持している。この為に、上記転がり軸受８ａの内輪１６ａを上記ウォーム軸７ａの先端部に締り嵌めで外嵌固定し、外輪１７ａを上記ガイドスリーブ２０の内径側に配置している。

このガイドスリーブ２０は、耐油性を有する滑り易い合成樹脂により全体を円環状としたもので、内周面の径方向反対側２個所位置に、互いに平行な１対のガイド平面２１、２１（図２参照）を設けている。これら両ガイド平面２１、２１は、それぞれが上記ウォームホイール４の中心軸に対し直交する仮想平面（図１に表された平面と平行な平面）上に位置する。又、組み立て完了後の状態で、上記両ガイド平面２１、２１同士の間隔Ｄ₂₁は、第二の転がり軸受である上記転がり軸受８ａの外輪１７ａの外径Ｄ₁₇と一致する。これに対して、上記遠近動方向に関する上記ガイドスリーブ２０の内径Ｒ₂₀は、上記外輪１７ａの外径Ｄ₁₇よりも大きく（Ｄ₂₁＝Ｄ₁₇＜Ｒ₂₀）している。

上記両ガイド平面２１、２１同士の間隔Ｄ₂₁を上記外輪１７ａの外径Ｄ₁₇と一致させる為に本例の場合には、上記ガイドスリーブ２０を、図３に示した様に、それぞれが半円弧形である１対のスリーブ素子２２ａ、２２ｂを組み合わせる事により構成している。これら両スリーブ素子２２ａ、２２ｂは、互いに鏡面対称形であり、それぞれの外周面を半円筒面とし、それぞれの内周面を段付略半円筒面としている。上記両ガイド平面２１、２１は、この内周面のうちの大径部２３の円周方向中間部に形成している。又、この内周面のうちの小径部２４の円周方向中央部に、それぞれ係止凹部２５、２５を形成している。又、それぞれの外周面で軸方向に関する位相が互いに一致する部分に、それぞれ係止凹溝２６を形成している。それぞれがこの様な構成を有する、上記両スリーブ素子２２ａ、２２ｂは、互いの円周方向端面同士を対向させた状態に組み合わせ、上記係止凹溝２６にＯリング２７を係止して、上記ガイドスリーブ２０としている。この状態でこのＯリング２７の一部は、このガイドスリーブ２０の外周面よりも径方向外方に突出している。又、上記両ガイド平面２１、２１同士の間隔は、上記外輪１７ａの外径と同じか、この外径よりも僅かに小さくなっている。

この様なガイドスリーブ２０は、上記両ガイドスリーブ素子２２ａ、２２ｂのガイド平面２１、２１により上記外輪１７ａを径方向反対側から挟持しつつ、この外輪１７ａの周囲で組み立てる。この際、必要に応じて上記両ガイド平面２１、２１同士の間隔を、上記Ｏリング２７の弾性に抗して拡げる。次いで、上記ガイドスリーブ２０のうちで、上記外輪１７ａよりも先端側に突出した延長部２８と上記ウォーム軸７ａの先端部との間に、弾性部材であるコイルばね２９を設ける。このコイルばね２９は、ばね鋼の如き弾性を有する１本の金属製線材を巻回する事により構成したもので、コイル部３０と、１対の係止部３１、３１とを備える。これら両係止部３１、３１は、このコイル部３０の径方向に関してほぼ反対側から径方向外方に突出している。但し、上記コイルばね２９の自由状態で、上記両係止部３１、３１の位置は、少し円周方向片側（ウォームホイール４から遠い側）に偏っている。

この様なコイルばね２９は、押圧スリーブ３２を介して、ガイドスリーブ２０の延長部２８と上記ウォーム軸７ａの先端部との間に、この先端部を前記ウォームホイール４に向け弾性的に押圧する状態で掛け渡している。この為に、上記コイルばね２９のコイル部３０を上記押圧スリーブ３２に外嵌した状態で、この押圧スリーブ３２を上記ウォーム軸７ａの先端部で上記延長部２８の内径側に位置する部分に外嵌すると共に、上記両係止部３１、３１を、この延長部２８の径方向反対側２個所位置に設けた、前記両係止凹部２５、２５に係止する。この際、上記両係止部３１、３１を、図３に矢印イ、イで示す様に、前記ウォームホイール４に近づく方向に弾性変形させつつ、上記両係止凹部２５、２５に係止する。この結果、上記ウォーム軸７ａの先端部が上記延長部２８の内径側に、上記ウォームホイール４に近づく方向の弾力を付与された状態で、且つ、このウォームホイール４に対して遠近動する方向（図１〜２の上下方向）の変位のみを可能に支持される。言い換えれば、上記ウォーム軸７ａの先端部は上記延長部２８の内径側に、上記ウォームホイール４の軸方向（図１の表裏方向、図３の左右方向）の変位を阻止された状態で支持される。

上述の様にして、上記各部材７ａ、３２、２９、２０、２７を組み合わせたならば、これら各部材７ａ、３２、２９、２０、２７を、前記ハウジング３ａの一部に設けた、有底円筒状の保持円筒部３３に、上記Ｏリング２７の外径を弾性的に縮めつつ押し込む。この状態で、このＯリング２７の弾性は上記コイルばね２９の弾力よりも大きくなる為、上記ガイドスリーブ２０は上記保持円筒部３３に、がたつきなく保持固定される。即ち、上記コイルばね２９の弾力に拘らず、上記ガイドスリーブ２０が上記保持円筒部３３内で、これらガイドスリーブ２０及び保持円筒部３３の径方向に変位する事はない。又、この状態で、上記ガイドスリーブ２０の内周面に設けた、前記１対のガイド平面２１、２１を、上記ウォームホイール４の中心軸に対し直交する仮想平面上に位置させる。そして、上記ウォーム軸７ａの先端部を支持する前記転がり軸受８ａの外輪１７ａを、上記コイルばね２９の弾力に基づき、上記両ガイド平面２１、２１に沿って、上記ウォームホイール４に向けて弾性的に押圧した状態とする。

更に、上記両ガイド平面２１、２１に沿って、上記転がり軸受８ａの外輪１７ａが変位する範囲は、次の様に規制している。先ず、上記ウォーム軸７ａの先端部が上記コイルばね２９の弾力に抗して上記ウォームホイール４から最も遠ざかる方向に変位し、上記外輪１７ａの外周面のうちでこのウォームホイール４から最も離れた部分が、上記ガイドスリーブ２０の内周面のうちでこのウォームホイール４から最も離れた部分に当接した状態に就いて説明する。

この様な状態は、前記電動モータ５によりステアリングシャフト２（図４参照）に補助力を付与すべく、前記ウォーム歯６ａから上記ウォームホイール４に回転力を伝達する際に実現される。即ち、この際には、これらウォーム歯６ａとウォームホイール４との噛合部でのトルク伝達に伴う反作用として、このウォーム歯６ａから上記ウォーム軸７ａに、上記ウォームホイール４から離れる方向の力が加わる。この力は、上記コイルばね２９の弾力よりも大きくなるので、上記ウォーム軸７ａの先端部は上記コイルばね２９の弾力に抗して、上記ウォームホイール４から離れる方向に変位する。そして、図１〜２に示す様に、上記外輪１７ａの外周面のうちでこのウォームホイール４から最も離れた部分が、上記ガイドスリーブ２０の内周面のうちでこのウォームホイール４から最も離れた部分に当接する。

本例の場合には、この様な図１〜２に示した状態で、上記ウォーム軸７ａの先端部を支持した転がり軸受８ａの中心軸と、このウォーム軸７ａの基端部を支持した前記転がり軸受８ｂの中心軸とが一致する様に、前記保持円筒部３３及び前記ガイドスリーブ２０の形状及び寸法を規制している。即ち、上記電動モータ５から上記ステアリングシャフト２へのトルク伝達時には、上記ウォーム軸７ａの両端部を支持する１対の転がり軸受８ａ、８ｂの中心軸が、何れも、図１に示した鎖線α上に位置する様にしている。これに対して、上記電動モータ５から上記ステアリングシャフト２へのトルク伝達を行なわない状態では、上記ウォーム軸７ａの先端部が上記コイルばね２９の弾力により上記ウォームホイール４に近づく方向に変位し、上記ウォーム軸７ａの中心軸が図１に鎖線βで誇張して示す様に、このウォーム軸７ａの基端部を支持する為の転がり軸受８ｂを構成する外輪１７ｂの中心軸（上記鎖線α）からずれる。即ち、この状態では、上記両転がり軸受８ａ、８ｂのうち、上記基端部側の転がり軸受８ｂの外輪１７ｂの中心軸のみが上記鎖線α上に存在し、この転がり軸受８ｂの内輪１６ｂ及び先端側の転がり軸受８ａ全体の中心軸は、上記鎖線β上に存在する。

上述の様な構成を有し、上述の様に作用する、本例の電動式パワーステアリング装置によれば、コスト低減と、上記両転がり軸受８ａ、８ｂの耐久性向上とを図れる。先ず、コスト低減は、前述の図５〜７に示した従来構造で必要としていた、弾性材製のブッシュ１１を省略する事により図れる。又、上記両転がり軸受８ａ、８ｂの耐久性向上は、上記電動モータ５から上記ステアリングシャフト２へのトルク伝達時に、上記両転がり軸受８ａ、８ｂの中心軸を一致させる事により図れる。即ち、前記ガイドスリーブ２０内での、この転がり軸受８ａの変位量を規制する事で、上記トルク伝達時に上記両転がり軸受８ａ、８ｂの中心軸を一致させる為、上記補助力を付与する際に、これら両転がり軸受内部の転がり接触部で大きな滑りが発生する事を防止して、これら両転がり軸受の耐久性を確保できる。これに対して、上記電動モータ５から上記ステアリングシャフト２へのトルク伝達を行なわない状態では、上記コイルばね２９の弾力により前記ウォーム１５が、上記ウォームホイール４に向け押し付けられる。そして、前記ウォーム歯６ａと上記ウォームホイール４との噛合部のバックラッシュを解消し、走行時の振動や、その後上記電動モータ５から上記ステアリングシャフト２へのトルク伝達を開始する際、或はトルクの伝達方向に変換する際に、上記噛合部でがたつき音が生じる事を防止する。

又、本例の電動式パワーステアリング装置によれば、前記電動モータ５の回転力を前記ステアリングシャフト２に伝達する為のウォーム式減速機１４を構成する上記ウォーム歯６ａと上記ウォームホイール４との噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできる。そして、進路変更時に、運転者がステアリングホイール１（図４参照）に加える必要がある操舵力が、このステアリングホイール１の回転方向により変化する事を抑えられる。

即ち、本例の電動式パワーステアリング装置の場合には、上記ウォーム軸７ａの先端部を支持する前記転がり軸受８ａの外輪１７ａが、上記両ガイド平面２１、２１に案内されて、上記ウォームホイール４の中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能である。言い換えれば、上記転がり軸受８ａにより支持された、上記ウォーム軸７ａの先端側が、上記ウォームホイール４の軸方向に変位する事はない。この為、上述の様に、上記噛合状態を動力の伝達方向に拘らず一定にできて、上記ステアリングホイール１の回転方向により上記操舵力が変化する事を防止できる。

尚、前記保持円筒部３３の内径側で前記ガイドスリーブ２０が径方向に変位するのを阻止する為のＯリング２７の設置位置は、図示の部分に限定されない。例えば、前記延長部２８の外周面と上記保持円筒部３３の内周面との間に、Ｏリング等の第二の弾性部材を設ける事もできる。
又、１対のガイド平面同士の間隔を、先端側軸受の外径と厳密に一致させる為には、必ずしも、ガイドスリーブを１対のスリーブ素子を組み合わせる事で造る必要はない。例えば、ガイドスリーブ全体を略円筒状に形成すると共に、円周方向１個所に軸方向全長に亙りスリットを形成して、当該ガイドスリーブの内径（１対のガイド平面同士の間隔）を調節可能にする事もできる。この調節量は極く僅かで済む為、この調節に基づいて、上記両ガイド平面の平行度が実質的に損なわれる事はない。

本発明の実施の形態の１例を示す、要部切断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 ウォーム軸先端部の回転支持部の分解斜視図。 従来構造の１例を示す、部分切断側面図。 図４の拡大Ｂ−Ｂ断面図。 図５の右下部拡大図。 図６のＣ−Ｃ断面図。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３、３ａ ハウジング
４ ウォームホイール
５ 電動モータ
６、６ａ ウォーム歯
７、７ａ ウォーム軸
８ａ、８ｂ 転がり軸受
９ 押圧駒
１０ コイルばね
１１ ブッシュ
１２ 中間シャフト
１３ ステアリングギヤ
１４ ウォーム減速機
１５ ウォーム
１６ａ、１６ｂ 内輪
１７ａ、１７ｂ 外輪
１８ 出力軸
１９ カップリング
２０ ガイドスリーブ
２１ ガイド平面
２２ａ、２２ｂ スリーブ素子
２３ 大径部
２４ 小径部
２５ 係止凹部
２６ 係止凹溝
２７ Ｏリング
２８ 延長部
２９ コイルばね
３０ コイル部
３１ 係止部
３２ 押圧スリーブ
３３ 保持円筒部

Claims (6)

1. 固定の部分に支持されて回転する事のないハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸と、上記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転するウォームホイールと、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ転がり軸受により上記ハウジングに対し回転自在に支持されたウォームと、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させた電動モータとを備え、このウォーム軸の先端部と上記ハウジングの内面との間に設けた弾性部材により、このウォーム歯を上記ウォームホイールに向け押圧している電動式パワーステアリング装置に於いて、上記ウォーム軸の軸方向両端部を回転自在に支持する転がり軸受のうち、少なくとも上記電動モータ寄りの第一の転がり軸受は単列深溝型の玉軸受であり、この電動モータと反対側の先端寄りの第二の転がり軸受は上記ハウジング内に設けられたガイドスリーブに、上記ウォームホイールの中心軸に対し遠近動する方向への変位を可能に支持されており、上記ウォームの先端部がこのウォームホイールの中心軸から最も離れた状態で、上記第一、第二両転がり軸受の中心軸が互いに一致する事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. ガイドスリーブの内周面に、互いに平行で第二の転がり軸受を構成する外輪の外径と実質的に一致する間隔で配置され、それぞれがウォームホイールの中心軸に対し遠近動する方向に存在する１対のガイド平面を設け、これら両ガイド平面同士の間に上記外輪を挟持する事で、上記第二の転がり軸受を、上記ウォームホイールの中心軸に対し遠近動する方向にのみ変位可能とした、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
3. ガイドスリーブに、１対のガイド平面よりもウォーム歯と反対側部分に迄延長した延長部が設けられており、ウォーム軸の先端部のうちで第二の転がり軸受よりもウォーム歯と反対側に突出した部分に押圧スリーブが外嵌されており、この押圧スリーブの外周面と上記延長部との間に、ウォーム歯をウォームホイールに向け押圧する為の弾性部材を設けている、請求項２に記載した電動式パワーステアリング装置。
4. ウォーム歯をウォームホイールに向け押圧する為の弾性部材が、弾性を有する金属製線材を巻回する事により造られて、コイル部と、このコイル部の反対側から径方向外方に突出した１対の係止部とを備えたコイルばねであり、上記コイル部を押圧スリーブに外嵌すると共に、これら両係止部を、ガイドスリーブの延長部に形成した１対の係止凹部に係止している、請求項３に記載した電動式パワーステアリング装置。
5. ガイドスリーブが、それぞれがガイド平面を備えた１対のスリーブ素子に２分割されている、請求項３〜４のうちの何れか１項に記載した電動式パワーステアリング装置。
6. ガイドスリーブの外周面とハウジングの内周面との間に、弾性部材よりも大きな弾性を有する第二の弾性部材を設けている、請求項２〜５のうちの何れか１項に記載した電動式パワーステアリング装置。

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